淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-0708201313233300
中文論文名稱 ITO透明導電薄膜於可撓式基板之性質研究
英文論文名稱 The Properties of Transparent Conductive Oxide ITO Films Flexible Substrates
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 101
學期 2
出版年 102
研究生中文姓名 張淳瑜
研究生英文姓名 Chun-Yu Chang
學號 600370075
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2013-06-18
論文頁數 63頁
口試委員 指導教授-林清彬
共同指導教授-劉昭華
委員-蔡有仁
委員-林清彬
委員-何金新
中文關鍵字 摻雜  氧化銦錫       
英文關鍵字 doping  indium tin oxide  lanthanum  molybdenum  potassium 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究使用共析出法成功製備摻雜鑭、鉬、鉀之氧化銦錫粉末,其摻雜濃度分別為4at%、6at%、8at%,探討其粉體顏色、電學以及光學性質。並以溶劑熱法增加摻雜離子之ITO粉末氧空缺,由XRD繞射儀得知摻雜元素並不會改變氧化銦錫的特徵峰值,再由全光譜儀分析,得知摻雜鑭還有鉀可以提高ITO的穿透率,使其在可見光區達到良好的穿透,摻雜鉬則會使穿透率變差;由霍爾電壓量測其電學性質,可以知道摻雜元素並不會提升ITO的導電能力,摻雜離子量會使載子濃度上升,但卻會使遷移率下降。
英文摘要 Precipitation method In this study were prepared successfully doped La, Mo, K –doped ITO powders, its doping concentration of 4at%, 6at%, 8at%, to explore its powder color, electrical and optical properties. And solvothermal increase the ITO powder doped with oxygen ion vacancies by XRD diffraction doping elements that do not change the characteristic peak ITO, and then analyzed by the full spectrum, that there are La,K-doped can improve the transmittance of ITO, so that in the visible region to achieve good penetrate, penetration Mo-doped will make the poor; by the Hall voltage measurements of its electrical properties, can know the doping element does not improve the conductivity of ITO, the amount of dopant ions will increase the carrier concentration, but will decrease the mobility.
論文目次 目錄
壹、導論1
1.1 前言1
1.2 文獻回顧3
1.2.1 ITO晶體結構.3
1.2.2 ITO的光學性質5
1.2.3 ITO電學性質.8
1.2.4 ITO粉末的製備方法12
1.2.4.1傳統粉碎法12
1.2.4.2水熱法12
1.2.4.3固相反應法.13
1.2.4.4溶膠-凝膠法13
1.2.4.5析出法15
1.2.5 ITO粉末的分散方法.16
1.2.5.1ITO奈米粉末的分散穩定機制17
1.2.5.2化學性奈米粉體分散法18
1.2.6 ITO粉末的成膜方法19
1.2.6.1磁控濺鍍成膜19
1.2.6.2浸鍍法19
1.2.6.3旋轉塗佈法(spin Coating) .19
1.2.6.4真空蒸鍍成膜20
1.3 動機目的 .21
貳、實驗設計22
2.1 實驗材料與設備 .22
2.1.1實驗材料22
2.1.2實驗設備23
2.1.3 UV-VIS 光譜儀原理.24
2.1.4 霍爾電壓原理24
2.1.5 粒徑分析原理25
2.2 實驗步驟26
2.2.1摻雜離子ITO奈米粉體製作.26
2.2.2摻雜離子ITO粉末溶劑熱法.26
2.2.3摻雜離子ITO粉末分散26
2.2.4摻雜離子ITO塗佈漿料.27
2.2.5摻雜離子ITO粉末壓錠27
2.2.6摻雜離子ITO圓錠真空燒結.27
叁、結果與討論 28
3.1 摻雜離子對ITO晶體導電型態改變.28
3.1.1 EDS分析29
3.1.2 EDS Mapping圖分佈.30
3.2 摻雜在共析出反應過程中之顏色變化…………………36
3.3 ITO粉末經450℃空氣中煆燒後之顏色變化37
3.4 ITO粉末經溶劑熱後的性質變化及分析39
3.4.1摻雜元素的顏色變化.39
3.4.2 X光繞射分析.40
3.4.3 TEM表面觀察44
3.5 摻雜的ITO漿料45
3.5.1 摻雜的ITO漿料分散性.45
3.5.2 粒徑分析.46
3.5.3光學性質48
3.6 ITO薄膜光學性質49
3.6.1紅移和藍移現象49
3.6.2紅外線阻斷效應(CUT OFF EFFECT) 56
3.7 ITO經真空燒結後之電學性質58
3.7.1霍爾電壓58
肆、結論.61
伍、參考文獻62
圖目錄
圖1.1(a)In2O3的晶體結構.(較大的圓圈是氧原子) (b)在一個立方體上所投影的一半的In2O3結構[1]4
圖1.2氧化銦的XRD結構[2]4
圖1.3(a)未摻雜的In2O3能帶結構。(b)摻雜錫之後的In2O3能帶結構[4].6
圖1.4氧化銦錫的能帶模型 (a)低x量還原程度小(b)高x量還原程度大[8]10
圖1.5 氧化銦錫薄膜500℃退火後在室溫下測量電阻[10].11
圖3.1摻雜4at% La ITO粉末之EDS29
圖3.2摻雜4at% Mo ITO粉末之EDS29
圖3.3摻雜4at% K ITO粉末之EDS29
圖3.4摻雜4at% Mo ITO粉末之EDS Mapping分布圖.30
圖3.5摻雜6at% Mo ITO粉末之EDS Mapping分布圖.31
圖3.6摻雜8at% Mo ITO粉末之EDS Mapping分布圖.32
圖3.7摻雜4at% K ITO粉末之EDS Mapping分布圖.33
圖3.8摻雜6at% K ITO粉末之EDS Mapping分布圖.34
圖3.9摻雜8at% K ITO粉末之EDS Mapping分布圖35
圖3.10 a.溶解銦錠和SnCl4.5H2O以及五氯化鉬後的鹽酸為酒紅色
b.加入氨水後析出沉澱物為黑褐色.36
圖3.11摻雜a. 4at%;b. 6at%;c. 8at%的La
摻雜d. 4at%;e. 6at%;f. 8at%的Mo
摻雜g. 4at%;h. 6at%;i. 8at%的K37
圖3.12 摻雜a. 4at%;b. 6at%;c. 8at%的La
摻雜d. 4at%;e. 6at%;f. 8at%的Mo
摻雜g. 4at%;h. 6at%;i. 8at%的K39
圖3.13 ITO標準鍵40
圖3.14摻雜濃度4at%K,Mo,La的ITO粉末在溶劑熱處理後之XRD圖41
圖3.15摻雜濃度6at%K,Mo,La的ITO粉末在溶劑熱處理後之XRD圖………………………………………………………………………41
圖3.16摻雜濃度8at%K,Mo,La的ITO粉末在溶劑熱處理後之XRD圖42
圖3.17無摻雜的ITO粉末在溶劑熱處理後之XRD圖……………42
圖3.18溶劑熱後摻雜Mo之TEM表面形貌照片.44
圖3.19溶劑熱後摻雜K之TEM表面形貌照片44
圖3.20摻雜a. 4at%;b. 6at%;c. 8at%的La分散穩定漿料………45
圖3.21摻雜摻雜d. 4at%;e. 6at%;f. 8at%的Mo分散穩定漿料.45
圖3.22摻雜摻雜g. 4at%;h. 6at%;i. 8at%的K分散穩定漿料……46
圖3.23 La的粒徑分析圖.46
圖3.24 Mo的粒徑分析圖47
圖3.25 K的粒徑分析圖47
圖3.26 摻雜La的塗佈光譜試片48
圖3.27 摻雜Mo的塗佈光譜試片…………………………………….48
圖3.28 摻雜K的塗佈光譜試片48
圖3.29 ITO漿料塗佈在PET膜上之示意圖49
圖3.30 摻雜La 4at%、6at%、8at%,漿料濃度20wt%之UV光譜圖52
圖3.31 摻雜La 4at%、6at%、8at%,漿料濃度40wt%之UV光譜圖.53
圖3.32 摻雜La 4at%、6at%、8at%,漿料濃度60wt%之UV光譜圖.53
圖3.33 摻雜Mo 4at%、6at%、8at%,漿料濃度20wt%之UV光譜圖.54
圖3.34 摻雜Mo 4at%、6at%、8at%,漿料濃度40wt%之UV光譜圖.54
圖3.35 摻雜K 4at%、6at%、8at%,漿料濃度20wt%之UV光譜圖55
圖3.36 摻雜K 4at%、6at%、8at%,漿料濃度40wt%之UV光譜圖.55
圖3.37 摻雜K 4at%、6at%、8at%,漿料濃度60wt%之UV光譜圖.56






表目錄
表3.1摻雜元素的粒徑大小分布圖.47
表3.2摻雜鑭元素紅藍移比較表50
表3.3摻雜鉬元素紅藍移比較表51
表3.4摻雜鉀元素紅藍移比較表51
表3.5摻雜La阻斷效應表57
表3.6摻雜Mo阻斷效應表.57
表3.7摻雜K阻斷效應表.57
表3.8 ITO摻雜不同濃度La之電性59
表3.9 ITO摻雜不同濃度Mo之電性59
表3.10 ITO摻雜不同濃度K之電性.59
參考文獻 伍、參考文獻
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